虚拟现实语境下的交互设计研究与实践

论文摘要

随着HTC VIVE、Oculus、Gear VR等头戴式虚拟现实显示设备的推出,虚拟现实正在全球范围内掀起一轮热潮,它将从军事、航空航天、文创、医疗、远程控制、教育、休闲娱乐等各个领域改变世界。《国家创新驱动发展战略纲要》中更是将加强自然交互虚拟现实等技术研发和综合应用提到了国家战略的高度。本课题以北京市科普专项“靓丽科普”创新工程展品研发中的子项目《VR天文知识学习系统》为依托,展开虚拟现实语境下的交互设计研究,构建虚拟现实语境下的交互设计方法,进行VR科普展项的设计开发。具体研究内容与成果如下:(1)在分析虚拟现实语境的内容构成、互动方式、支撑硬件的基础上,从沉浸性、交互性、想象性、智能性等方面揭示虚拟现实语境的特征,并将层次化设计理论、人机交互理论、沉浸理论、用户体验理论的相关研究成果引入虚拟现实语境下交互设计方法的探究之中,从艺术设计角度,重新审视虚拟现实语境下交互设计指导原则。(2)针对市场上具有代表性的虚拟现实应用案例,从交互功能、交互行为、交互反馈、交互支撑技术等方面,对影响虚拟现实语境下交互设计的要素进行深入分析。探究手势、肢体动作、声音、触觉、头部运动、移动、眼球运动等高频行为承载的信息输入功能,以及视觉、声音、触觉、嗅觉等对交互行为的反馈形式。并对虚拟现实语境中常用的交互技术,从感知通道、应用环境要求、稳定性、准确性等方面研究其特点、局限性。(3)提出了一种针对虚拟现实语境的层次化设计方法以及交互设计原则。该方法以层次化结构理论为指导,根据虚拟现实语境下交互设计的特点,将设计内容划分为相对独立的功能层、行为层、反馈层、技术层四个层次,提出了每个层次的设计方法和设计指导原则。并将设计方法和设计指导原则用于以HTC VIVE硬件为载体的科普展项《星图史话》的设计开发。本课题区别于传统的从交互技术出发的研究,从艺术设计的视角,针对应用需求展开虚拟现实语境下的交互设计研究,将人和虚拟现实环境作为一个整体,从功能层、行为层、呈现层、技术层研究虚拟现实语境下的交互设计流程、方法、指导原则,为虚拟现实语境下的交互设计提供了指导原则,对虚拟现实相关的新兴前沿领域创新和产业化具有促进作用,有利于提升文化科技自主创新能力。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状综述

1.2.2 国外研究现状综述

1.3 研究内容概述

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究方法

1.4 论文结构

1.5 本章小结

第2章虚拟现实语境特征及相关理论基础

2.1 虚拟现实语境概述

2.1.1 虚拟现实语境概念

2.1.2 虚拟现实语境特点

2.2 相关理论

2.2.1 人机交互理论

2.2.2 设计心理学理论

2.2.3 沉浸理论

2.2.4 用户体验理论

2.3 本章小结

第3章虚拟现实语境下交互设计相关因素分析

3.1 虚拟现实语境下的应用功能分析

3.1.1 各个领域经典案例调研

3.1.2 虚拟现实应用交互功能集

3.2 虚拟现实语境下的交互行为分析

3.2.1 虚拟现实语境下的交互行为

3.2.2 虚拟现实语境下的交互行为类型

3.3 虚拟现实语境下的交互反馈分析

3.3.1 虚拟现实语境交互反馈

3.3.2 虚拟现实语境交互反馈类型

3.4 虚拟现实语境下的交互技术分析

3.4.1 虚拟现实语境交互技术

3.4.2 虚拟现实语境交互技术调研

3.5 本章小结

第4章虚拟现实语境下的交互设计指导原则及方法

4.1 虚拟现实交互层次化设计方法及指导原则概述

4.2 功能层的设计方法及指导原则

4.2.1 功能层交互设计指导原则

4.2.2 内容构建

4.2.3 交互需求

4.3 行为层的设计方法及指导原则

4.3.1 行为层交互设计指导原则

4.3.2 行为目标

4.3.3 行为设计

4.3.4 行为引导

4.3.5 行为执行

4.3.6 行为理解

4.4 反馈层的设计方法及指导原则

4.4.1 反馈层交互设计指导原则

4.4.2 系统反馈层构建

4.4.3 行为反馈

4.5 技术层的设计方法及指导原则

4.5.1 技术层交互设计指导原则

4.5.2 技术层交互设计方法

4.6 本章小结

第5章基于虚拟现实技术交互设计经典案例开发

5.1 应用需求

5.2 《星图史话》功能层设计

5.2.1 内容策划

5.2.2 内容构建

5.2.3 交互功能需求

5.3 《星图史话》行为层设计

5.3.1 确定行为目标

5.3.2 行为设计

5.3.3 行为引导

5.3.4 行为执行

5.3.5 行为理解

5.4 《星图史话》反馈层设计

5.4.1 构建触发条件

5.4.2 确定反馈内容

5.5 《星图史话》技术层设计

5.5.1 确定交互硬件

5.5.2 交互开发

5.6 《星图史话》最终效果展示

结论与展望

结论

展望

参考文献

读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 潘贺峰

导师: 吴伟和

关键词: 设计方法,层次化,交互设计,虚拟现实

来源: 北京工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 天文学,计算机软件及计算机应用

单位: 北京工业大学

基金: 北京市科普专项“靓丽科普”创新工程展品研发中的子项目《VR天文知识学习系统》

分类号: TP391.9;P11

DOI: 10.26935/d.cnki.gbjgu.2019.000609

总页数: 70

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